專利名稱：一種高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料實驗技術(shù)領(lǐng)域，更確切的說，涉及一種高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具及使用方法。
背景技術(shù)：
在服役環(huán)境以高溫高壓溶液為主的石油、化工、電力等行業(yè)，其設(shè)備往往發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕問題，例如應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞等，這些腐蝕問題使設(shè)備嚴(yán)重失效，工廠被迫停工， 甚至發(fā)生重大事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)和人員損失，為了弄清事故的原因，避免事故再次發(fā)生，必須研究設(shè)備材料在服役環(huán)境下發(fā)生腐蝕的機(jī)理。在實驗室模擬高溫高壓環(huán)境來研究這些設(shè)備材料的腐蝕失效機(jī)理是一種有效手段，而開展這類研究首先必須解決高溫高壓環(huán)境條件下進(jìn)行試驗的設(shè)備問題。在實驗室模擬高溫高壓水腐蝕疲勞實驗，首先要解決的是樣品夾具問題，為了模擬實際的高溫高壓服役環(huán)境，在實驗過程中樣品夾具必須放在高壓釜中，但是以前的樣品夾具都是為空氣中的實驗而設(shè)計的，沒有考慮苛刻的腐蝕環(huán)境對夾具的影響，因此不能用在高壓釜中，另外現(xiàn)有的疲勞機(jī)夾具大多用螺紋連接，間隙很大，不適用位移控制的拉壓疲勞實驗，此外對中性很難保證。國外雖然有少數(shù)幾家大公司能制造這種用在高壓釜中的夾具，但是價格極其昂貴，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，國內(nèi)相關(guān)廠家尚沒有制造該類夾具的經(jīng)驗和能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種能在高溫高壓水環(huán)境下測試材料腐蝕疲勞性能的樣品夾具及使用方法，解決了現(xiàn)有疲勞機(jī)樣品夾具不能用在高壓釜中的難題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，該夾具設(shè)有立柱、平臺、上壓帽、下壓帽、 轉(zhuǎn)接頭，該夾具設(shè)置于高壓釜內(nèi)，高壓釜的釜蓋在下，立柱的一端螺紋連接于高壓釜釜蓋的螺紋孔，立柱與高壓釜連接的位置通過下鎖緊螺母鎖緊；平臺圓周開有立柱孔，平臺的下端面中心處開有平臺凹槽，平臺的下端面圓周開有平臺螺紋孔；立柱的另一端通過平臺上的立柱孔穿裝于平臺，在立柱上分別安裝平臺上墊片和平臺下墊片于平臺的上下端面處，每個立柱上分別安裝上鎖緊螺母，上鎖緊螺母壓緊平臺上墊片；轉(zhuǎn)接頭的下端面中心處開有轉(zhuǎn)接頭下端螺紋孔，轉(zhuǎn)接頭下端螺紋孔連接疲勞機(jī)的拉伸軸；轉(zhuǎn)接頭的上端面中心處開有轉(zhuǎn)接頭凹槽，轉(zhuǎn)接頭的上端面圓周開有轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔，實驗樣品的下凸臺放在轉(zhuǎn)接頭凹槽內(nèi)，下凸臺與轉(zhuǎn)接頭凹槽為緊密配合；兩個對開半環(huán)壓在實驗樣品下凸臺上端面，下壓帽套在對開半環(huán)上，下壓帽中心處開設(shè)與所述對開半環(huán)相應(yīng)的對開半環(huán)孔，下壓帽圓周開有與轉(zhuǎn)接頭上端面圓周的轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔相對應(yīng)的壓帽螺栓孔，下壓帽的對開半環(huán)孔壓在對開半環(huán)凸臺上，所述壓帽螺栓孔上端面放置下壓帽墊片，下壓帽螺栓穿過下壓帽墊片、下壓帽與轉(zhuǎn)接頭連接；另設(shè)兩個對開半環(huán)壓在實驗樣品的上凸臺下端面，上壓帽中心處開設(shè)與所述對開半環(huán)相應(yīng)的對開半環(huán)孔，上壓帽圓周開有與平臺下端面圓周的平臺螺紋孔相對應(yīng)的壓帽螺栓孔，上壓帽的對開半環(huán)孔壓在對開半環(huán)凸臺上，所述壓帽螺栓孔下端面放置上壓帽墊片， 上壓帽螺栓穿過上壓帽墊片、上壓帽與平臺連接。所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，該夾具各部分的材質(zhì)均為耐腐蝕、高溫強(qiáng)度較好的316奧氏體不銹鋼。所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，立柱下端靠近螺紋口處開有銑槽。所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，平臺凹槽的直徑大于轉(zhuǎn)接頭凹槽的直徑。所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，對開半環(huán)彎角有光滑的圓弧，對開半環(huán)的高度大于上壓帽或下壓帽的高度。所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，所述的上壓帽螺栓或下壓帽螺栓為內(nèi)六角螺栓。所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具的使用方法，包括如下步驟(1)立柱的一端螺紋擰在高壓釜釜蓋的螺紋孔內(nèi)，每個立柱與高壓釜連接的位置通過下鎖緊螺母鎖緊，立柱的另一端通過平臺上的立柱孔穿裝于平臺，在立柱放進(jìn)立柱孔前，在立柱上各套一個平臺下墊片，用水平儀調(diào)平平臺，再在立柱上方各放一個平臺上墊片，每個立柱上分別安裝上鎖緊螺母，上鎖緊螺母壓緊平臺上墊片；反復(fù)調(diào)整上鎖緊螺母、 下鎖緊螺母，保證平臺水平，穩(wěn)定不晃動；(2)轉(zhuǎn)接頭下端螺紋孔連接疲勞機(jī)的拉伸軸，實驗樣品的下凸臺放在轉(zhuǎn)接頭凹槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動樣品，使自然垂直，依靠樣品自身重力對中；再把兩個對開半環(huán)壓在實驗樣品下凸臺上端面，轉(zhuǎn)動對開半環(huán)，使對開半環(huán)貼緊樣品；然后把下壓帽套在對開半環(huán)上，使下壓帽上的對開半環(huán)孔朝下剛好壓在對開半環(huán)凸臺上，轉(zhuǎn)動下壓帽，使壓帽螺栓孔剛好和轉(zhuǎn)接頭上的轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔相對吻合，每個壓帽螺栓孔上端面放置下壓帽墊片，下壓帽螺栓穿過下壓帽墊片、下壓帽與轉(zhuǎn)接頭連接，將下壓帽擰在轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔上，觀察下壓帽和轉(zhuǎn)接頭之間的縫隙，使實驗樣品下凸臺和轉(zhuǎn)接頭凹槽完全吻合壓緊；(3)把另外兩個對開半環(huán)壓在實驗樣品的上凸臺下端面，將上壓帽的對開半環(huán)孔壓在對開半環(huán)凸臺上，用手扶緊，每個壓帽螺栓孔下端面放上壓帽墊片，上壓帽螺栓穿過上壓帽墊片、上壓帽與平臺下端面的平臺螺紋孔連接；然后向上移動拉伸軸，帶動實驗樣品上升，使樣品上凸臺剛好進(jìn)入平臺下端面中心處的平臺凹槽，對中后轉(zhuǎn)動上壓帽，使壓帽螺栓孔剛好和平臺螺紋孔對上，擰緊上壓帽螺栓，使實驗樣品上端面完全壓緊平臺下端面中心處的平臺凹槽頂部；(4)打開疲勞機(jī)控制柜，調(diào)整拉伸軸，使實驗樣品受到壓應(yīng)力，保證實驗樣品上、下端面與平臺凹槽、轉(zhuǎn)接頭凹槽底部充分壓緊；(5)用扳手先擰緊下壓帽螺栓，按對角螺栓的順序擰緊，最后擰緊上壓帽螺栓，同樣對角螺栓擰緊，進(jìn)行高溫高壓水腐蝕疲勞實驗。所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具的使用方法，第一次疲勞實驗前，消去螺紋間隙，操作方法如下(1)、把實驗樣品裝在夾具上，先擰緊下壓帽上的下壓帽螺栓，然后擰緊上壓帽上的上壓帽螺栓；
(2)、打開疲勞機(jī)，對實驗樣品加載拉力40 50KN，充分拉開拉伸方向上的間隙；(3)、用扳手夾住立柱，擰緊立柱下面的下鎖緊螺母，然后擰緊平臺上的上鎖緊螺母，消去拉伸方向上的間隙；(4)、對試驗樣品加載壓力40 50KN，充分拉開壓縮方向上的間隙；(5)、用扳手夾住立柱，擰緊平臺上的上鎖緊螺母，然后擰緊立柱下的下鎖緊螺母， 消去壓縮方向上的間隙；(6)、運行疲勞機(jī)，循環(huán)十個周次，觀察波形光滑無彎折，螺紋間隙消除，如果波形上有平臺出現(xiàn)，重復(fù)步驟(2) - (6)，直到間隙完全消去。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明的高溫高壓水腐蝕疲勞夾具用316奧氏體不銹鋼做材質(zhì)，耐高溫高壓水腐蝕，強(qiáng)度好，能保證夾具長期運行。2、本發(fā)明的轉(zhuǎn)接頭凹槽直徑小于平臺凹槽，轉(zhuǎn)接頭連接拉伸軸，擰緊下壓帽后，以轉(zhuǎn)接頭凹槽和拉伸軸為基準(zhǔn)，對齊平臺凹槽，保證了樣品和施加載荷的拉伸軸對中性。3、本發(fā)明的下鎖緊螺母消去了立柱和釜蓋螺紋的間隙，上鎖緊螺母消去了立柱和平臺螺紋的間隙。4、本發(fā)明采用的壓帽套半環(huán)的設(shè)計，使實驗樣品夾持很緊，無間隙，適合各種載荷比的疲勞實驗，如載荷比為-1的對稱拉壓疲勞，載荷比為0的拉拉疲勞。5、本發(fā)明的螺栓和螺母墊片保護(hù)了在擰緊的過程中平臺和壓帽不受損傷。6、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、安裝和拆卸容易、成本低廉、操作方便。7、本發(fā)明疲勞機(jī)樣品夾具可用于高壓釜，解決了現(xiàn)有樣品夾具不耐高溫高壓水腐蝕、螺紋縫隙大、對中性不好的問題。


圖1為本發(fā)明夾具整體剖視圖。圖2為本發(fā)明夾具平臺仰視圖。圖3為本發(fā)明夾具轉(zhuǎn)接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，(a)圖為俯視圖；(b)圖為剖面圖。圖4為本發(fā)明夾具上壓帽(或下壓帽)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，(a)圖為俯視圖；(b) 圖為剖面圖(下壓帽與上壓帽結(jié)構(gòu)相同，對稱設(shè)置)。圖5為國產(chǎn)SA508-3低合金鋼高溫高壓水腐蝕疲勞實驗峰值應(yīng)力范圍隨循環(huán)周次變化曲線。圖6為第100循環(huán)周次時載荷和位移隨時間的波形圖。圖7為不同循環(huán)周次的應(yīng)力應(yīng)變環(huán)。圖1至圖4中，1-上鎖緊螺母；2-平臺上墊片；3-平臺；4_平臺下墊片；5_上壓帽；6-立柱；7-上壓帽螺栓；8-實驗樣品；9-對開半環(huán)；10-下壓帽墊片；11-下壓帽螺栓； 12-下壓帽；13-轉(zhuǎn)接頭；14-下鎖緊螺母；15-高壓釜；16-拉伸軸；17-立柱孔；18-平臺凹槽；19-平臺螺紋孔；20-轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔；21-轉(zhuǎn)接頭下端螺紋孔；22-轉(zhuǎn)接頭凹槽； 23-壓帽螺栓孔；24-對開半環(huán)孔；25上壓帽墊片J6上凸臺；27下凸臺；28圓弧。
具體實施方式
如圖1-4所示，本發(fā)明能在高溫高壓水環(huán)境下測試材料腐蝕疲勞性能的樣品夾具設(shè)置于高壓釜15內(nèi)，高壓釜15的釜蓋在下，該夾具由八個上鎖緊螺母1、四個平臺上墊片 2、一個平臺3、四個平臺下墊片4、一個上壓帽5、四支立柱6、六個上壓帽螺栓7、四個對開半環(huán)9、六個下壓帽墊片10、六個下壓帽螺栓11、一個下壓帽12、一個轉(zhuǎn)接頭13、四個下鎖緊螺母14、六個上壓帽墊片25等組成，各部分連接如下平臺3圓周開有立柱孔17，平臺3的下端面中心處開有平臺凹槽18，平臺3的下端面圓周開有平臺螺紋孔19。四支相同的立柱6的一端螺紋擰在高壓釜15釜蓋的螺紋孔內(nèi)，為了安裝后消去螺紋間隙，每個立柱6與高壓釜15連接的位置(釜蓋的上端面)通過下鎖緊螺母14鎖緊，立柱6的另一端通過平臺3上的四個立柱孔17穿裝于平臺3(如圖2)， 在每個立柱6上分別安裝平臺上墊片2和平臺下墊片4于平臺3的上下端面處。本發(fā)明中，立柱6下端靠近螺紋口處可以開有一個銑槽。為了增加立柱6的受力面積，在立柱6放進(jìn)立柱孔17前，在立柱6上各套一個平臺下墊片4，用水平儀調(diào)平平臺3，然后再在立柱6上方各放一個平臺上墊片2，目的是為了避免擰緊螺栓時磨損平臺，每個立柱6上分別安裝上鎖緊螺母1，上鎖緊螺母1壓緊平臺上墊片2 ；為了消去此螺紋間隙，需要每個立柱6上分別再安裝一個上鎖緊螺母，壓緊上鎖緊螺母1，反復(fù)調(diào)整上鎖緊螺母1、下鎖緊螺母14，保證平臺水平，穩(wěn)定不晃動。轉(zhuǎn)接頭13的下端面中心處開有轉(zhuǎn)接頭下端螺紋孔21，轉(zhuǎn)接頭下端螺紋孔21連接疲勞機(jī)的拉伸軸16 ；轉(zhuǎn)接頭13的上端面中心處開有轉(zhuǎn)接頭凹槽22，轉(zhuǎn)接頭13的上端面圓周開有轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔20，實驗樣品8的下凸臺27放在轉(zhuǎn)接頭凹槽22內(nèi)，下凸臺27與轉(zhuǎn)接頭凹槽22為緊密配合(如圖幻，稍微轉(zhuǎn)動樣品，使自然垂直，這樣就依靠樣品自身重力對中，然后把兩個對開半環(huán)9壓在實驗樣品下凸臺27上端面，下壓帽12中心處開設(shè)與所述對開半環(huán)9相應(yīng)的對開半環(huán)孔M，下壓帽12圓周開有與轉(zhuǎn)接頭上端面圓周的轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔20相對應(yīng)的壓帽螺栓孔23。由于對開半環(huán)的彎角有一光滑過度圓弧觀，稍微轉(zhuǎn)動對開半環(huán)，就可以很好的貼緊樣品，然后把下壓帽12套在對開半環(huán)9上，使下壓帽12上的對開半環(huán)孔M朝下剛好壓在對開半環(huán)9凸臺上(如圖4)，轉(zhuǎn)動下壓帽12，使其六個壓帽螺栓孔23剛好和轉(zhuǎn)接頭13上的轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔20相對吻合，每個壓帽螺栓孔23上端面放置下壓帽墊片10，下壓帽螺栓11穿過下壓帽墊片10、下壓帽12與轉(zhuǎn)接頭13連接，將下壓帽12擰在轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔20上，觀察下壓帽12和轉(zhuǎn)接頭13之間的縫隙，使實驗樣品下凸臺27和轉(zhuǎn)接頭凹槽22完全吻合壓緊。把另外兩個對開半環(huán)9壓在實驗樣品8的上凸臺沈下端面，上壓帽5中心處開設(shè)與所述對開半環(huán)9相應(yīng)的對開半環(huán)孔M，上壓帽5圓周開有與平臺3下端面圓周的平臺螺紋孔19相對應(yīng)的壓帽螺栓孔23，上壓帽5的對開半環(huán)孔M壓在對開半環(huán)9凸臺上，用手扶緊，每個壓帽螺栓孔23下端面放上壓帽墊片25，上壓帽螺栓7穿過上壓帽墊片25、上壓帽 5與平臺3下端面的平臺螺紋孔19連接，然后向上移動拉伸軸16，帶動實驗樣品8上升，使樣品上凸臺沈剛好進(jìn)入平臺3下端面中心處的平臺凹槽18，平臺凹槽18的直徑大于轉(zhuǎn)接頭凹槽22的直徑，即大于樣品上凸臺沈直徑，這樣易于以轉(zhuǎn)接頭凹槽22為基準(zhǔn)對準(zhǔn)平臺凹槽18，保證了樣品的對中性，即使拉伸軸16稍微偏移中心，也能以拉伸軸為基準(zhǔn)對中，使載荷方向和樣品方向相同，最大限度的保證了對中性，對中后轉(zhuǎn)動上壓帽5，使六個壓帽螺栓孔23剛好和平臺螺紋孔19對上，擰緊上壓帽螺栓7，使實驗樣品8上端面完全壓緊平臺3下端面中心處的平臺凹槽18頂部，打開疲勞機(jī)控制柜，調(diào)整拉伸軸16，使實驗樣品8受到一定壓應(yīng)力，這樣保證了實驗樣品上、下端面與平臺凹槽18、轉(zhuǎn)接頭凹槽22底部充分壓緊， 然后用內(nèi)六角扳手先擰緊下壓帽螺栓11，按對角螺栓的順序擰緊，最后擰緊上壓帽螺栓7， 同樣對角螺栓擰緊，這樣實驗樣品8和平臺凹槽18、轉(zhuǎn)接頭凹槽22間隙降低到最小。本發(fā)明中，對開半環(huán)9的高度大于上壓帽5或下壓帽12的高度。由于螺紋固有特征，用螺紋連接不可避免的存在間隙，在位移控制模式下的疲勞實驗必須考慮間隙的影響，為了實驗數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，必須盡可能的減小螺紋間隙。本發(fā)明在設(shè)計上充分考慮到這一點，第一次實驗前，消去螺紋間隙，操作方法如下(1)、把實驗樣品8裝在夾具上，先擰緊下壓帽12上的六個下壓帽螺栓11，然后擰緊上壓帽5上的六個上壓帽螺栓7。(2)、打開疲勞機(jī)，對實驗樣品8加載最大的拉力40 50KN，充分拉開拉伸方向上的間隙。(3)、用扳手夾住立柱6上的銑槽，擰緊立柱6下面的下鎖緊螺母14，然后擰緊平臺 3上的上鎖緊螺母1，消去拉伸方向上的間隙。(4)、對試驗樣品8加載最大的壓力40 50KN，充分拉開壓縮方向上的間隙。(5)、用扳手夾住立柱6上的銑槽，擰緊平臺3上的上鎖緊螺母1，然后擰緊立柱6 下的下鎖緊螺母14，消去壓縮方向上的間隙。(6)、運行疲勞機(jī)，循環(huán)十個周次，觀察疲勞機(jī)顯示的波形光滑無彎折，螺紋間隙消除，如果波形上有平臺出現(xiàn)，重復(fù)步驟0)-(6)，直到間隙完全消去。實施例國產(chǎn)壓力容器用SA508-3低合金鋼在300°C、lOMPa、DO溶解氧飽和的高溫高壓循環(huán)水中的腐蝕疲勞實驗，應(yīng)變幅值為2. 5%。實驗樣品材料為一種國產(chǎn)核電站壓力容器用SA508-3低合金鋼，加工成光滑圓棒試樣，標(biāo)距為16mm，直徑為8mm，把疲勞樣品固定在夾具上，消去間隙后，然后開始實驗，實驗條件設(shè)定釜內(nèi)溫度300°C，壓力為lOMPa，飽和溶解氧，電導(dǎo)率< 0. 1 μ S/cm，疲勞機(jī)控制模式為位移控制，波形為三角波，應(yīng)變速率為0. 001s—1，應(yīng)變幅值設(shè)為2. 5 %，邊界條件設(shè)為當(dāng)峰值應(yīng)力下降到最大穩(wěn)定應(yīng)力值的75%時停止實驗，其對應(yīng)的循環(huán)次數(shù)隊5定義為疲勞壽命。當(dāng)循環(huán)周次達(dá)到352周次時，實驗停止。圖5是實驗記錄的峰值應(yīng)力幅值與循環(huán)周次曲線，疲勞壽命為352周次，從圖5可以看出，曲線比較光滑，實驗比較成功。圖6是第100循環(huán)周次時載荷和位移隨時間變化的波形圖，可以看出，三角波形比較完好，載荷波形光滑無平臺和彎折，說明夾具間隙很小，可以忽略不計，控制的位移波形對稱性很好。圖7是不同循環(huán)周次的應(yīng)力應(yīng)變環(huán)，可以看出， 應(yīng)力應(yīng)變環(huán)很大，說明樣品出現(xiàn)明顯的塑性變形；應(yīng)力應(yīng)變環(huán)比較光滑，說明夾具無間隙； 應(yīng)力應(yīng)變環(huán)大小無變化，說明夾具間隙沒有隨著實驗的進(jìn)行而松弛，夾具穩(wěn)定性很好。本發(fā)明可以用在高壓釜內(nèi)，進(jìn)行高溫高壓溶液環(huán)境下各種疲勞實驗，耐腐蝕、易對中、間隙小、精度高、結(jié)構(gòu)簡單、安裝和拆卸容易、成本低廉。該樣品夾具安全可靠、耐高溫高壓水腐蝕、螺紋間隙小、對中性好、使用維護(hù)方便，能夠很好地滿足實驗要求。
權(quán)利要求
1.一種高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，其特征在于該夾具設(shè)有立柱、平臺、上壓帽、下壓帽、轉(zhuǎn)接頭，該夾具設(shè)置于高壓釜內(nèi)，高壓釜的釜蓋在下，立柱的一端螺紋連接于高壓釜釜蓋的螺紋孔，立柱與高壓釜連接的位置通過下鎖緊螺母鎖緊；平臺圓周開有立柱孔， 平臺的下端面中心處開有平臺凹槽，平臺的下端面圓周開有平臺螺紋孔；立柱的另一端通過平臺上的立柱孔穿裝于平臺，在立柱上分別安裝平臺上墊片和平臺下墊片于平臺的上下端面處，每個立柱上分別安裝上鎖緊螺母，上鎖緊螺母壓緊平臺上墊片；轉(zhuǎn)接頭的下端面中心處開有轉(zhuǎn)接頭下端螺紋孔，轉(zhuǎn)接頭下端螺紋孔連接疲勞機(jī)的拉伸軸；轉(zhuǎn)接頭的上端面中心處開有轉(zhuǎn)接頭凹槽，轉(zhuǎn)接頭的上端面圓周開有轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔， 實驗樣品的下凸臺放在轉(zhuǎn)接頭凹槽內(nèi)，下凸臺與轉(zhuǎn)接頭凹槽為緊密配合；兩個對開半環(huán)壓在實驗樣品下凸臺上端面，下壓帽套在對開半環(huán)上，下壓帽中心處開設(shè)與所述對開半環(huán)相應(yīng)的對開半環(huán)孔，下壓帽圓周開有與轉(zhuǎn)接頭上端面圓周的轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔相對應(yīng)的壓帽螺栓孔，下壓帽的對開半環(huán)孔壓在對開半環(huán)凸臺上，所述壓帽螺栓孔上端面放置下壓帽墊片，下壓帽螺栓穿過下壓帽墊片、下壓帽與轉(zhuǎn)接頭連接；另設(shè)兩個對開半環(huán)壓在實驗樣品的上凸臺下端面，上壓帽中心處開設(shè)與所述對開半環(huán)相應(yīng)的對開半環(huán)孔，上壓帽圓周開有與平臺下端面圓周的平臺螺紋孔相對應(yīng)的壓帽螺栓孔，上壓帽的對開半環(huán)孔壓在對開半環(huán)凸臺上，所述壓帽螺栓孔下端面放置上壓帽墊片，上壓帽螺栓穿過上壓帽墊片、上壓帽與平臺連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，其特征在于該夾具各部分的材質(zhì)均為耐腐蝕、高溫強(qiáng)度較好的316奧氏體不銹鋼。
3.按照權(quán)利要求1所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，其特征在于立柱下端靠近螺紋口處開有銑槽。
4.按照權(quán)利要求1所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，其特征在于平臺凹槽的直徑大于轉(zhuǎn)接頭凹槽的直徑。
5.按照權(quán)利要求1所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，其特征在于對開半環(huán)彎角有光滑的圓弧，對開半環(huán)的高度大于上壓帽或下壓帽的高度。
6.按照權(quán)利要求1所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具，其特征在于所述的上壓帽螺栓或下壓帽螺栓為內(nèi)六角螺栓。
7.按照權(quán)利要求1所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具的使用方法，其特征在于(1)立柱的一端螺紋擰在高壓釜釜蓋的螺紋孔內(nèi)，每個立柱與高壓釜連接的位置通過下鎖緊螺母鎖緊，立柱的另一端通過平臺上的立柱孔穿裝于平臺，在立柱放進(jìn)立柱孔前，在立柱上各套一個平臺下墊片，用水平儀調(diào)平平臺，再在立柱上方各放一個平臺上墊片，每個立柱上分別安裝上鎖緊螺母，上鎖緊螺母壓緊平臺上墊片；反復(fù)調(diào)整上鎖緊螺母、下鎖緊螺母，保證平臺水平，穩(wěn)定不晃動；(2)轉(zhuǎn)接頭下端螺紋孔連接疲勞機(jī)的拉伸軸，實驗樣品的下凸臺放在轉(zhuǎn)接頭凹槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動樣品，使自然垂直，依靠樣品自身重力對中；再把兩個對開半環(huán)壓在實驗樣品下凸臺上端面，轉(zhuǎn)動對開半環(huán)，使對開半環(huán)貼緊樣品；然后把下壓帽套在對開半環(huán)上，使下壓帽上的對開半環(huán)孔朝下剛好壓在對開半環(huán)凸臺上，轉(zhuǎn)動下壓帽，使壓帽螺栓孔剛好和轉(zhuǎn)接頭上的轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔相對吻合，每個壓帽螺栓孔上端面放置下壓帽墊片，下壓帽螺栓穿過下壓壓帽擰在轉(zhuǎn)接頭上端螺紋孔上，觀察下壓帽和轉(zhuǎn)接頭之間的縫隙，使實驗樣品下凸臺和轉(zhuǎn)接頭凹槽完全吻合壓緊；(3)把另外兩個對開半環(huán)壓在實驗樣品的上凸臺下端面，將上壓帽的對開半環(huán)孔壓在對開半環(huán)凸臺上，用手扶緊，每個壓帽螺栓孔下端面放上壓帽墊片，上壓帽螺栓穿過上壓帽墊片、上壓帽與平臺下端面的平臺螺紋孔連接；然后向上移動拉伸軸，帶動實驗樣品上升， 使樣品上凸臺剛好進(jìn)入平臺下端面中心處的平臺凹槽，對中后轉(zhuǎn)動上壓帽，使壓帽螺栓孔剛好和平臺螺紋孔對上，擰緊上壓帽螺栓，使實驗樣品上端面完全壓緊平臺下端面中心處的平臺凹槽頂部；(4)打開疲勞機(jī)控制柜，調(diào)整拉伸軸，使實驗樣品受到壓應(yīng)力，保證實驗樣品上、下端面與平臺凹槽、轉(zhuǎn)接頭凹槽底部充分壓緊；(5)用扳手先擰緊下壓帽螺栓，按對角螺栓的順序擰緊，最后擰緊上壓帽螺栓，同樣對角螺栓擰緊，進(jìn)行高溫高壓水腐蝕疲勞實驗。
8.按照權(quán)利要求7所述的高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具的使用方法，其特征在于，第一次疲勞實驗前，消去螺紋間隙，操作方法如下(1)、把實驗樣品裝在夾具上，先擰緊下壓帽上的下壓帽螺栓，然后擰緊上壓帽上的上壓帽螺栓；(2)、打開疲勞機(jī)，對實驗樣品加載拉力40 50KN，充分拉開拉伸方向上的間隙；(3)、用扳手夾住立柱，擰緊立柱下面的下鎖緊螺母，然后擰緊平臺上的上鎖緊螺母，消去拉伸方向上的間隙；(4)、對試驗樣品加載壓力40 50KN，充分拉開壓縮方向上的間隙；(5)、用扳手夾住立柱，擰緊平臺上的上鎖緊螺母，然后擰緊立柱下的下鎖緊螺母，消去壓縮方向上的間隙；(6)、運行疲勞機(jī)，循環(huán)十個周次，觀察波形光滑無彎折，螺紋間隙消除，如果波形上有平臺出現(xiàn)，重復(fù)步驟(2) - (6)，直到間隙完全消去。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料實驗技術(shù)領(lǐng)域，更確切的說，涉及一種高溫高壓水腐蝕疲勞實驗樣品夾具及使用方法，解決了現(xiàn)有樣品夾具不耐高溫高壓水腐蝕、螺紋縫隙大、對中性不好的問題。該夾具設(shè)有立柱、平臺、上壓帽、下壓帽、轉(zhuǎn)接頭，該夾具的立柱下端固定在高壓釜釜蓋上，上端固定在平臺上，然后分別用鎖緊螺母壓緊，轉(zhuǎn)接頭下端連接疲勞機(jī)的拉伸軸，通過升降拉伸軸，使實驗樣品上、下凸臺分別放在平臺凹槽和轉(zhuǎn)接頭凹槽內(nèi)，兩對開半環(huán)壓在實驗樣品上、下凸臺上，套上上、下壓帽，擰緊壓帽螺栓使其兩端固定。本發(fā)明可以用在高壓釜內(nèi)，進(jìn)行高溫高壓溶液環(huán)境下各種(拉拉、拉壓、壓壓等)疲勞實驗，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。
文檔編號G01N17/00GK102346113SQ20101024091
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者吳欣強(qiáng), 徐松, 柯偉, 韓恩厚 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所